大单元六 第十六章 第67讲 物质制备实验方案的创新设计（教师用书word）-【步步高】2025年高考化学大一轮复习讲义（人教版 浙江专用）

第67讲　物质制备实验方案的创新设计 [复习目标]　1.了解物质制备型综合实验题命题特点和设问角度。2.掌握物质制备型实验方案设计的原则，掌握解答物质制备型实验综合题的一般方法。 1．物质制备题的实验顺序 (1)实验操作顺序 (2)加热操作先后顺序的选择 若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，待产生的气体排尽装置中的空气后，再给实验中其他需要加热的装置加热。 其目的：①防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；②保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。 而完成实验后，熄灭酒精灯的顺序则相反。 (3)防止实验中反应物或产物变质或损失 ①实验中反应物或产物若易吸水潮解、水解等，要采取措施防止吸水； ②易挥发的液体产物要及时冷却； ③易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)； ④注意防止倒吸的问题。 (4)选择仪器及连接顺序 2．产品纯度分析重要方法 (1)重量分析法 ①在重量分析中， 一般首先采用适当的方法，使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。 ②重量分析法不需要指示剂，实验的关键是准确判断反应是否完全，以及反应前后固体(或液体)质量的变化。 ③重量分析法包括分离和称量两个过程。 根据分离的方法不同， 重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。 ④计算方法 采用重量分析法进行定量计算时， 可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系，再结合实验数据列出关系式，并进行相关计算。 (2)滴定分析法 ①实验的关键是准确量取待测溶液，根据指示剂的颜色变化确定滴定终点。 ②根据标准溶液和待测溶液间反应类型的不同，可将滴定分析法分为四大类： 中和滴定、氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。 3．解答物质制备综合实验题的思维流程 1．(2024·浙江1月选考，20)H2S可用于合成光电材料。某兴趣小组用CaS与MgCl2反应制备液态H2S，实验装置如图，反应方程式为：CaS＋MgCl2＋2H2O===CaCl2＋Mg(OH)2＋H2S↑。 已知：①H2S的沸点是61 ℃，有毒； ②装置A内产生的H2S气体中含有酸性气体杂质。 请回答： (1)仪器X的名称是_______________________________________________________。 (2)完善虚框内的装置排序：A→B→____→____→____→F→G。 (3)下列干燥剂，可用于装置C中的是___________________________________________。 A．氢氧化钾 B．五氧化二磷 C．氯化钙 D．碱石灰 (4)装置G中汞的两个作用是：①平衡气压：②___________________________________ ____________________________________________________________________________。 (5)下列说法正确的是________。 A．该实验操作须在通风橱中进行 B．装置D的主要作用是预冷却H2S C．加入的MgCl2固体，可使MgCl2溶液保持饱和，有利于平稳持续产生H2S D．该实验产生的尾气可用硝酸吸收 (6)取0.680 g H2S产品，与足量CuSO4溶液充分反应后，将生成的CuS置于已恒重、质量为31.230 g的坩埚中，煅烧生成CuO，恒重后总质量为32.814 g。产品的纯度为____________。 答案　(1)圆底烧瓶　(2)E　C　D　(3)BC　(4)处理尾气H2S　(5)ABC　(6)99% 解析　(2)制备气体的装置包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置，由于不能骤冷，要逐步冷却，所以B连E，E连C，C连D，D连F。(3)H2S是酸性气体，不可以用碱性干燥剂，所以不可以用氢氧化钾和碱石灰，故选BC。(5)H2S有毒，该实验操作须在通风橱中进行，故A正确；气体不能骤冷，装置D的主要作用是预冷却H2S，故B正确；加入的MgCl2固体，可使MgCl2溶液保持饱和，有利于平稳持续产生H2S，故C正确；该实验产生的尾气不可用硝酸吸收，硝酸的氧化性虽然可以把H2S氧化为S单质，但是稀硝酸产生的NO或者浓硝酸产生的NO2会污染空气，故D错误。(6)根据铜守恒，氧化铜的质量为32.814 g－31.230 g＝1.584 g，则氧化铜物质的量为0.019 8 mol，n(CuS)＝n(CuO)＝0.019 8 mol，则H2S物质的量为0.019 8 mol，H2S的质量为0.673 2 g，产品的纯度为×100%＝99%。 2．(2022·浙江6月选考，30)氨基钠(NaNH2)是重要的化学试剂，实验室可用下图装置(夹持、搅拌、尾气处理装置已省略)制备。 简要步骤如下： Ⅰ.在瓶A中加入100 mL液氨和0.05 g Fe(NO3)3·9H2O，通入氨气排尽密闭体系中空气，搅拌。 Ⅱ.加入5 g钠粒，反应，得NaNH2粒状沉积物。 Ⅲ.除去液氨，得产品NaNH2。 已知：NaNH2几乎不溶于液氨，易与水、氧气等反应。 2Na＋2NH3===2NaNH2＋H2↑ NaNH2＋H2O===NaOH＋NH3↑ 4NaNH2＋3O2===2NaOH＋2NaNO2＋2NH3 请回答： (1)Fe(NO3)3·9H2O的作用是______________________________________________________； 装置B的作用是________________________________________________________________。 (2)步骤Ⅰ，为判断密闭体系中空气是否排尽，请设计方案___________________________。 (3)步骤Ⅱ，反应速率应保持在液氨微沸为宜。为防止速率偏大，可采取的措施有______________________________________________________________________________。 (4)下列说法不正确的是__________。 A．步骤Ⅰ中，搅拌的目的是使Fe(NO3)3·9H2O均匀地分散在液氨中 B．步骤Ⅱ中，为判断反应是否已完成，可在N处点火，如无火焰，则反应已完成 C．步骤Ⅲ中，为避免污染，应在通风橱内抽滤除去液氨，得到产品NaNH2 D．产品NaNH2应密封保存于充满干燥氮气的瓶中 (5)产品分析：假设NaOH是产品NaNH2的唯一杂质，可采用如下方法测定产品NaNH2纯度。从下列选项中选择最佳操作并排序。 准确称取产品NaNH2 x g→(　　)→(　　)→(　　)→计算 a．准确加入过量的水 b．准确加入过量的HCl标准溶液 c．准确加入过量的NH4Cl标准溶液 d．滴加甲基红指示剂(变色的pH范围4.4～6.2) e．滴加石蕊指示剂(变色的pH范围4.5～8.3) f．滴加酚酞指示剂(变色的pH范围8.2～10.0) g．用NaOH标准溶液滴定 h．用NH4Cl标准溶液滴定 i．用HCl标准溶液滴定 答案　(1)催化　防止氧气、水进入密闭体系　(2)试管中加满水倒扣于水槽中，M处通入氨气，将N处排出的气体导入试管内。若试管底部出现气泡，则空气尚未排尽，若未出现气泡，则说明空气已排尽　(3)分批少量加入钠粒；降低冷却液温度；适当增加液氨量等　(4)BC　(5)b　d　g 解析　在硝酸铁催化下钠与液氨反应生成NaNH2和氢气，该反应是放热反应，为保证液氨处于微沸状态，需要用冷却液控制一定的温度。NaNH2易与水和氧气发生反应，所以装置B中Hg可防止氧气、水进入密闭体系，导气口N连接尾气处理装置再处理氨气等，据此结合实验原理分析解答。(1)结合实验原理，根据实验操作中加入Fe(NO3)3·9H2O的用料很少，可推知，Fe(NO3)3·9H2O在反应中作催化剂，加快反应速率。(2)结合氨气极易溶于水、空气中的氮气难溶于水、氧气不易溶于水的物理性质，所以为判断密封体系中空气是否排尽，可设计方案见答案。(4)步骤 Ⅱ 中，由于液氨处于微沸状态，故生成的氢气中混有一定量的氨气；氢气虽然是可燃性气体，由于氨气在空气中不能被点燃，当氨气中只有少量氢气时，也不能被点燃、不会产生火焰，且对易燃气体点火有安全隐患，B错误；步骤 Ⅱ 中得到的粒状沉积物，颗粒较小，颗粒太小的沉淀易在滤纸上形成一层密实的沉淀，溶液不易透过，且NaNH2易与H2O、O2反应，所以不适宜选用抽滤装置进行过滤，C错误；因为制备的产品NaNH2易与水和氧气发生反应，所以可密封保存于充满干燥氮气的瓶中，D正确。(5)题干信息中提到假设产品NaNH2的唯一杂质为NaOH，因为产品溶于水生成氢氧化钠和氨气，所以可设计利用盐酸标准溶液进行滴定，因滴定终点时，溶液中含氯化钠和氯化铵，所以需选用酸性条件下的酸碱指示剂判断滴定终点，过量的盐酸再利用氢氧化钠标准溶液反滴定，最终利用所测数据计算得出产品中NaNH2的纯度，故涉及的操作步骤为准确称取产品x g→加入过量的HCl标准溶液→滴加甲基红指示剂→用NaOH标准溶液进行滴定，根据实验所测数据，计算产品纯度。 3．(2021·浙江6月选考，30)Cl2O是很好的氯化剂，实验室用如图装置(夹持仪器已省略)制备高纯Cl2O。已知： ①HgO＋2Cl2===HgCl2＋Cl2O，合适反应温度为18～25 ℃；副反应：2HgO＋2Cl22HgCl2＋O2。 ②常压下，Cl2沸点－34.0 ℃，熔点－101.0 ℃；Cl2O沸点2.0 ℃，熔点－120.6 ℃。 ③Cl2O＋H2O2HClO，Cl2O在CCl4中的溶解度远大于其在水中的溶解度。 请回答： (1)①装置A的作用是去除原料气中的少量水分，可用的试剂是________。 ②将上图中装置组装完整，虚框中应选用__________________________________________。 (2)有关反应柱B，须进行的操作是________(填字母)。 A．将HgO粉末热处理除水分、增加表面积后填入反应柱 B．调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例 C．调控混合气体从下口进入反应柱的流速 D．将加热带缠绕于反应柱并加热 (3)装置C，冷却液的温度通常控制在－80～－60 ℃。反应停止后，温度保持不变，为减少产品中的Cl2含量，可采用的方法是__________________________。 (4)将纯化后的Cl2O产品气化，通入水中得到高纯度Cl2O的浓溶液，于阴凉暗处贮存。当需要Cl2O时，可将Cl2O浓溶液用CCl4萃取分液，经气化重新得到。 针对萃取分液，从下列选项选择合适操作(操作不能重复使用)并排序：c→______→______ →e→d→f→______。 a．检查旋塞、玻璃塞处是否漏水　b．将溶液和CCl4转入分液漏斗　c．涂凡士林　d．旋开旋塞放气　e．倒转分液漏斗，小心振摇　f．经几次振摇并放气后，将分液漏斗置于铁架台上静置　g．打开旋塞，向锥形瓶放出下层液体　h．打开旋塞，待下层液体完全流出后，关闭旋塞，将上层液体倒入锥形瓶 (5)产品分析：取一定量Cl2O浓溶液的稀释液，加入适量CCl4、过量KI溶液及一定量的稀H2SO4，充分反应。用标准Na2S2O3溶液滴定(滴定 Ⅰ )；再以酚酞为指示剂，用标准NaOH溶液滴定(滴定 Ⅱ )。 已知产生I2的反应(不考虑Cl2与水反应)： 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ 4I－＋Cl2O＋2H＋===2I2＋H2O＋2Cl－ 2I－＋HClO＋H＋===I2＋H2O＋Cl－ 实验数据如下表： 加入量n(H2SO4)/mol 2.505×10－3 滴定Ⅰ测出量n(I2)/mol 2.005×10－3 滴定Ⅱ测出量n(H2SO4)/mol 1.505×10－3 ①用标准Na2S2O3溶液滴定时，无需另加指示剂。判断滴定Ⅰ到达终点的实验现象是______________________________________________________________________________。 ②高纯度Cl2O浓溶液中要求≥99(Cl2O和HClO均以Cl2O计)。结合数据分析所制备的Cl2O浓溶液是否符合要求______________________。 答案　(1)①浓H2SO4　②a　(2)ABC　(3)抽气(或通干燥氮气)　(4)a　b　g　(5)①CCl4中由紫红色突变到无色，且30 s不恢复　②溶液中Cl2O和Cl2分别为1.000×10－3mol、5×10－6mol，＝200>99，符合要求 解析　(1)②Cl2和Cl2O都不能直接排放到空气中，因此需要进行尾气处理，Cl2、Cl2O能与NaOH溶液反应，同时需要防止NaOH溶液中的水蒸气进入装置C中，因此需要在装置C和尾气处理装置之间连接吸收水蒸气的装置，所以虚框D中应选用装置a。 (2)装置B为HgO与Cl2反应制备Cl2O的装置，因Cl2O能与H2O发生反应，因此需要将HgO粉末热处理除水分，该反应为固体与气体接触类反应，因此增加表面积能够加快反应速率，故A选；N2的作用是稀释Cl2，在气流速率一定的条件下，氯气所占的比例越小，其转化率越高，同时HgO与Cl2比例不同会发生副反应，因此需要调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例，故B选；为了让气体与固体充分接触，混合气体应从下口进入反应柱，同时需要控制气体的流速，防止副反应发生，故C选；HgO与Cl2反应制备Cl2O的合适反应温度为18～25 ℃，因此该反应在常温下进行，若对反应柱加热会发生副反应，故D不选。 (3)由题可知，Cl2沸点小于Cl2O，在Cl2未发生冷凝时抽气或通入氮气可以有效的去除产物中的Cl2。 (4)萃取分液的操作顺序为检漏→加入萃取剂和溶液→振荡摇匀→放气→静置分层→放液，下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出，因CCl4密度大于水，因此萃取后溶有Cl2O的CCl4位于下层。 (5)①溶有I2的CCl4溶液呈紫红色，用标准Na2S2O3溶液滴定I2过程中，当I2恰好反应完全时，溶液呈无色，因此滴定I2到达终点的实验现象是CCl4中由紫红色突变到无色，且30 s不恢复。②由2I－＋Cl2===I2＋2Cl－、4I－＋Cl2O＋2H＋===2I2＋H2O＋2Cl－、2I－＋HClO＋H＋===I2＋H2O＋Cl－(HClO为Cl2O与H2O反应的产物)可得关系式：Cl2O～2H＋～2I2，由实验数据可知Cl2O和HClO共消耗n(H＋)＝2×(2.505×10－3mol－1.505×10－3mol)＝2.000×10－3mol，生成I2的物质的量为2.000×10－3mol，则高纯度Cl2O浓溶液中n(Cl2O)＝1.000×10－3mol，加入过量KI溶液共生成I2的物质的量为2.005×10－3mol，因此Cl2与I－反应生成I2的物质的量为2.005×10－3mol－2×10－3mol＝5×10－6mol，由此可知高纯度Cl2O浓溶液中n(Cl2)＝5×10－6mol，所以高纯度Cl2O浓溶液中＝＝200>99，则所制备的高纯度Cl2O浓溶液符合要求。 课时精练 1．某兴趣小组设计如图实验装置制备次磷酸钠(NaH2PO2)。 已知：①白磷(P4)在空气中可自燃，与过量烧碱溶液混合，80～90 ℃时反应生成NaH2PO2和PH3。 ②PH3是一种有强还原性的有毒气体，空气中可自燃，可与NaClO溶液反应生成NaH2PO2。 请回答： (1)仪器A的名称是__________；装置B的作用是__________。 (2)检查装置气密性后，应先打开K通入N2一段时间，目的是________。 (3)装置C中充分反应后生成NaH2PO2和NaCl，经过一系列操作可获得固体NaH2PO2。相关物质的溶解度(S)如下： S(25 ℃) S(100 ℃) NaCl 37 39 NaH2PO2 100 667 从下列选项中选择合理的仪器和操作，补全如下步骤。[“______”上填写一件最关键仪器，“(　　　)”内填写一种操作，均用字母表示]。 取装置C中溶液，用蒸发皿(______)→用______(趁热过滤)→用烧杯(冷却结晶)→用漏斗(过滤得到NaH2PO2)→洗涤→干燥→NaH2PO2粗产品。 仪器：d.普通三角漏斗；e.铜制保温漏斗； 操作：f.蒸发浓缩至有大量晶体析出；g.蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜。 (4)下列有关说法不正确的是________(填字母)。 A．次磷酸(H3PO2)是三元酸 B．为加快反应速率，投料前应先在通风橱内将白磷碾成薄片状 C．反应结束后应继续通入N2一段时间，可提高NaH2PO2产率 D．D中所盛硫酸铜溶液可用酸性高锰酸钾溶液代替 (5)产品纯度测定：取产品x g配成100 mL溶液，取10 mL于锥形瓶中，酸化后加入足量的NH4Fe(SO4)2溶液，以邻二氮菲做指示剂，再用0.100 0 mol·L－1的硫酸铈滴定至终点，平均消耗V mL。相关反应的离子方程式为H2O＋H2PO＋2Fe3＋===H2PO＋2Fe2＋＋2H＋、Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋，产品纯度表达式为__________(用含x、V的式子表示)。 答案　(1)三颈烧瓶　安全瓶，防止c中溶液倒吸入a中　(2)排尽装置内的空气　(3)g　e　(4)AB　(5)×100% 解析　(2)检查装置气密性后，应先打开K通入N2一段时间，目的是排尽装置内的空气，防止白磷及反应产生的PH3被氧化。(4)白磷与过量NaOH反应产生NaH2PO2，则NaH2PO2是正盐，说明H3PO2是一元酸，A错误；投料前若先在通风橱内将白磷碾成薄片状，白磷会被空气中的氧气氧化，因此不可以进行该操作，B错误；反应产生的PH3是具有强还原性的有毒气体，在排放前要进行尾气处理，可以使用CuSO4溶液吸收，也可以使用酸性KMnO4溶液吸收，D正确。(5)根据反应的离子方程式可得关系式：H2PO～2Fe2＋～2Ce4＋，将x g样品配制成100 mL溶液，取出10 mL样品溶液，进行滴定，消耗Ce4＋的物质的量n(Ce4＋)＝0.100 0 mol·L－1×V×10－3 L＝1.000×V×10－4 mol，则其中含有的NaH2PO2的物质的量n(NaH2PO2)＝n(Ce4＋)＝V×10－4 mol，则该样品的纯度为×100%＝×100%。 2．(2023·浙江金华第一中学高三模拟)碘酸钙为白色固体，微溶于水，是一种无机精细与专用化学品，一种制备并测定六水合碘酸钙含量的实验设计如下。 步骤 Ⅰ：碘酸氢钾(KIO3·HIO3)的制备 在三颈烧瓶中加入2.54 g I2、2.60 g氯酸钾和50 mL水，滴加6 mol·L－1的盐酸至pH＝1，控制温度在85 ℃左右，装置如图。 步骤Ⅱ：碘酸钙晶体[Ca(IO3)2·6H2O]的制备 将步骤Ⅰ反应后的溶液转入烧杯中，加入KOH溶液调节pH＝10；继续滴加11 mL 1 mol·L－1 CaCl2溶液，充分反应后用冰水冷却，抽滤、用少量冰水洗涤、再用少量无水乙醇洗涤，干燥，得粗产品碘酸钙晶体4.50 g。 步骤Ⅲ：产品中碘酸钙晶体含量测定 ①准确称取1.200 g粗产品，置于烧杯中，加入20 mL HClO4溶液溶解样品，转移到250 mL容量瓶中定容。量取25.00 mL溶液于碘量瓶中，加入稍过量的KI，然后用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至浅黄色，加入2滴淀粉溶液，继续滴定至终点，平行测定三次后取平均值，用去25.24 mL标准溶液。 ②空白实验：不取产品，其余试剂用量和步骤相同，消耗0.04 mL Na2S2O3标准溶液。 已知：Ca(IO3)2＋2HClO4===2HIO3＋Ca(ClO4)2，IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，I2＋2S2O===2I－＋S4O。 请回答下列问题： (1)仪器c与普通漏斗相比的优点为____________。 (2)步骤Ⅰ中有黄绿色气体产生，则制备KIO3·HIO3反应的化学方程式为________________， d中盛放的药品是______________________________________________________________。 (3)步骤Ⅰ中控制温度在85 ℃左右的原因是_________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (4)步骤Ⅱ中用少量无水乙醇洗涤的目的是__________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (5)下列关于滴定分析的操作中不正确的是______(填字母)。 A．用量筒量取25.00 mL待测液转移至碘量瓶中 B．滴定过程中用少量蒸馏水将锥形瓶内壁附着的溶液冲下 C．滴定时应一直观察滴定管中溶液体积的变化 D．读数时应将滴定管从架上取下，捏住管上端无刻度处，使滴定管保持垂直 E．平行滴定时，须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下 (6)碘酸钙晶体中Ca(IO3)2·6H2O(相对分子质量为498)的纯度为______________(计算结果保留两位小数)。 答案　(1)便于随时添加盐酸，且能平衡压强 (2)I2＋2KClO3＋HClKIO3·HIO3＋KCl＋Cl2↑　碱石灰 (3)温度过低，反应速率慢，温度过高，易导致碘升华或盐酸挥发，产率低 (4)可以除去晶体表面的水分，同时乙醇易挥发便于快速干燥 (5)AC (6)87.15% 解析　(5)用滴定管量取25.00 mL待测液转移至碘量瓶中，故A错误；滴定过程中用少量蒸馏水将锥形瓶内壁附着的溶液冲下，使其充分反应，以减小误差，故B正确；滴定时应一直注视锥形瓶内溶液颜色变化，故C错误；读数时应将滴定管从滴定管夹上取下，用手捏住管上端无刻度处，使滴定管保持垂直，然后读取体积，故D正确；平行滴定时，须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下，故E正确。(6)由已知反应得关系式：Ca(IO3)2～2HIO3～6I2～12S2O，结合实验可知空气也会氧化部分碘离子生成碘单质，则由上述关系生成的碘单质消耗的Na2S2O3溶液的体积为25.24 mL－0.04 mL＝25.20 mL，n[Ca(IO3)2]＝×0.100 0 mol·L－1×0.025 20 L×＝0.002 1 mol；碘酸钙晶体中Ca(IO3)2·6H2O(相对分子质量为498)的纯度为×100%＝87.15%。 3．(2017·浙江4月选考，31)ClO2是一种优良的消毒剂，浓度过高时易发生分解，常将其制备成NaClO2固体以便运输和贮存。过氧化氢法制备NaClO2固体的实验装置如图1所示。 已知：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O 2ClO2＋H2O2＋2NaOH===2NaClO2＋O2↑＋2H2O ClO2熔点－59 ℃、沸点11 ℃；H2O2沸点150 ℃ 请回答： (1)仪器A的作用是__________；冰水浴冷却的目的是____________________________(写出两种)。 (2)空气流速过快或过慢，均降低NaClO2产率，试解释其原因________________________。 (3)Cl－存在时会催化ClO2生成。反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO2的生成速率大大提高，并产生微量氯气。该过程可能经两步反应完成，将其补充完整：①________________________________________________________________________(用离子方程式表示)，②H2O2＋Cl2===2Cl－＋O2＋2H＋。 (4)H2O2浓度对反应速率有影响。通过图2所示装置将少量30%H2O2溶液浓缩至40%，B处应增加一个设备。该设备的作用是________________________________________________，馏出物是________。 (5)抽滤法分离NaClO2过程中，下列操作不正确的是________。 A．为防止滤纸被腐蚀，用玻璃纤维代替滤纸进行抽滤 B．先转移溶液至漏斗，待溶液快流尽时再转移沉淀 C．洗涤沉淀时，应使洗涤剂快速通过沉淀 D．抽滤完毕，断开水泵与吸滤瓶间的橡皮管后，关闭水龙头 答案　(1)防止倒吸　降低NaClO2的溶解度；减少H2O2的分解；增加ClO2的溶解度；减少ClO2的分解(写任意两种即可) (2)空气流速过慢时，ClO2不能及时被移走，浓度过高导致分解；空气流速过快时，ClO2不能被充分吸收 (3)2ClO＋2Cl－＋4H＋===2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O (4)减压　H2O (5)C 解析　(1)仪器A是安全瓶，作用是防倒吸；双氧水易分解，ClO2的沸点低，因此冰水浴冷却的目的是防止H2O2分解，使ClO2液化，促进ClO2的吸收。(2)如果空气流速过慢会导致反应的三颈烧瓶内ClO2浓度过高，发生分解，产率降低；空气流速过快则反应物反应不充分，原料利用率不高。(3)Cl－存在时会催化ClO2的生成，根据第二步反应可知产生氯离子，因此第一步是消耗氯离子，离子方程式为2ClO＋2Cl－＋4H＋===Cl2＋2ClO2＋2H2O。(4)由于是浓缩双氧水，则馏出物是水，而双氧水易分解，因此该设备的作用是减少体系内压强，降低H2O的沸点(促进H2O蒸出，同时减少H2O2的受热分解等)。(5)洗涤沉淀时，应关小水龙头，使洗涤剂缓慢通过沉淀，C错误；抽滤完毕，为防止水倒吸到抽滤瓶内，应先断开水泵与吸滤瓶间的橡皮管后，再关闭水龙头，D正确。 4．(2023·山东，18)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如图装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题： (1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为______________________；判断制备反应结束的实验现象是______________________。图示装置存在的两处缺陷是________________________________。 (2)已知电负性：Cl>H>Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (3)采用如下方法测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度。 m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①____________，②____________(填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2 g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为____________(填标号)。测得样品纯度为________(用含m1、m2的代数式表示)。 答案　(1)组装仪器并检查装置气密性　管式炉中没有固体剩余，烧瓶中无液体滴下　C、D之间没有干燥装置，没有处理氢气的装置 (2)SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O (3)高温灼烧　冷却干燥　A、C　×100% 解析　(1)制备SiHCl3时，组装好装置后，要先检查装置气密性，然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中，通入氯化氢气体，排出装置中的空气，一段时间后，接通冷凝装置，加热开始反应，当管式炉中没有固体剩余时，即硅粉完全反应，SiHCl3易水解，所以需要在C、D之间加一个干燥装置，防止D中的水蒸气进入装置C中，另外氢氧化钠溶液不能吸收氢气，需要在D后面加处理氢气的装置。(2)已知电负性：Cl＞H＞Si，则SiHCl3中氯元素的化合价为－1，H元素的化合价为－1，硅元素化合价为＋4，所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，要发生氧化还原反应，得到氯化钠、硅酸钠、水和氢气，化学方程式为SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O。(3)m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得到硅酸水合物后，高温灼烧，在干燥器中冷却干燥后，称量，所用仪器包括坩埚和干燥器，所得固体氧化物为二氧化硅，质量为m2 g，则二氧化硅的物质的量n(SiO2)＝ mol，样品纯度为×100%＝×100%。 5．(2023·镇海中学模拟)氯化铁在金属蚀刻、污水处理等方面有广泛应用。某兴趣小组以废铁屑为原料，用如图所示装置制备FeCl3·6H2O。 已知：FeCl3易溶于水、甲醇、乙醇，不溶于甘油。实验步骤如下： Ⅰ.废铁屑的净化：取一只小烧杯，放入约5 g废铁屑，向其中注入15 mL 1 mol·L－1 Na2CO3溶液，浸泡数分钟后，分离出铁屑，洗净、晾干。 Ⅱ.FeCl2溶液的制备：将处理后的废铁屑加入装置B的三颈烧瓶中，缓慢加入适当过量的稀盐酸，得到含FeCl2的混合液。 Ⅲ.FeCl3溶液的制备：由装置A制备氯气，向FeCl2的混合液中缓慢通入足量的氯气。 Ⅳ.FeCl3·6H2O产品的分离提纯：将三颈烧瓶中的FeCl3混合液转移出来，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、重结晶、干燥，得到FeCl3·6H2O产品。 Ⅴ.FeCl3·6H2O产品的纯度测定：用碘量法滴定并计算。 (1)下列有关装置仪器的说法正确的是__________________________(填字母)。 A．装置A、B之间应加装一个盛有饱和食盐水的洗气瓶 B．装置B中，搅拌器的作用是使反应混合物充分接触 C．装置C中，NaOH溶液的作用是吸收逸出的氯气，防止污染空气 D．仪器a和仪器b的功能相同，但操作方法不同 (2)请分别分析以下步骤中操作的作用。 ①步骤Ⅱ，稀盐酸适当过量：____________________________________________________ ____________________________________________________________________(写出两点)。 ②步骤Ⅳ，在冷却结晶后的固液混合物中加入甘油：________________________________(写出一点)。 (3)已知碘量法的滴定反应：I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6。 ①测定FeCl3·6H2O产品纯度的步骤如下：a.用托盘天平称取5.000 g FeCl3·6H2O产品；b.将粗产品配成250 mL溶液；c.用碱式滴定管取出25.00 mL待测液于锥形瓶中；d.加入稍过量的KI溶液，并充分反应；e.用淀粉溶液作指示剂，用c mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定；f.平行滴定三次，消耗标准溶液的平均体积为V mL；g.计算FeCl3·6H2O产品的纯度。 以上实验过程中有2个步骤错误，其对应的字母是________。 ②如果碱式滴定管的乳胶管中有气泡，会导致滴定溶液体积不准确，因此，必须赶出乳胶管中的气泡。具体操作：把乳胶管向上弯曲，________，使溶液从尖嘴快速喷出，气泡即可随之赶出。 ③实验中测得FeCl3·6H2O的产品纯度偏低，若操作过程无误，请从物质性质和反应原理角度分析，可能的原因是____________________________________________________________ _____________________________________________________________________(写出两点)。 答案　(1)BCD　(2)①稀盐酸适当过量可以使铁屑完全反应，提高利用率；还能抑制亚铁离子水解　②加入甘油可降低氯化铁晶体的溶解度，便于晶体析出，提高产率　(3)①ac　②挤捏玻璃珠　③废铁屑中存在其他金属元素，使产品不纯；FeCl3溶液部分水解，导致测得的纯度偏低或Fe3＋与I－的反应存在一定限度，Fe3＋有剩余 解析　(1)装置A生成的氯气中虽然混有氯化氢，但是装置B中的反应需要盐酸作为反应物，故不需要除HCl装置，故A项错误；搅拌可以使反应物充分接触，增大反应速率，故B项正确；氯气有毒，反应过程中会有氯气逸出，需用氢氧化钠溶液进行尾气处理，故C项正确；仪器a为恒压滴液漏斗，放液时只需打开下端的旋塞，不需要取下上端的瓶塞，浓盐酸便可顺利流下，而仪器b为分液漏斗，放液时，需要取下上端的瓶塞，再打开下端的旋塞，才可能形成空气对流，便于盐酸顺利流下，操作方法不相同，故D项正确。(3)①应用分析天平称取样品5.000 g，FeCl3水解显酸性，应用酸式滴定管量取待测液，故选ac。③若铁屑中含有与酸反应的其他金属单质，可能会导致氯化铁晶体中混有杂质，导致产品的纯度降低；若盐酸的浓度偏小，导致氯化铁在溶液中发生水解，导致产品的纯度降低；氯化铁溶液和碘化钾溶液的反应存在一定的限度，氯化铁不能完全反应，反应生成碘的量偏小，导致消耗硫代硫酸钠溶液的体积偏小，使测定结果偏低。 学科网（北京）股份有限公司 $